Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 205
Текст из файла (страница 205)
12-22. Механизм вутамнгмбмраванмя 5гс и 65КЗ. а) В активной форме Туг-хинаэы Бгс БН2-домен связывается с ®-Туг субстрата а БНЗ-домен — с богатой прохином областью субстрата располагая активный центр кинаэы параллельно нескольким остаткам Тут на субстрате (наверху). Когда Бгс фосформлмруется по специфическому остатку Туг (внизу), БН2-домен связывается с внутренним ®-Туг вместо ®-Туг субстрата, препятствуя продуктивному связыванию кмнаэы с ее белковым субстратом; таким образом, фермент аутоингмбмруется.
б) В активной форме кмнзэы 3 глмногенсинтаэы (6БКЗ) внутренний ®-Бег-связывающий центр может связывать остаток ®-Бег в субстрате (глмкогенсингаэе) и, следовательно, обеспечивает кмнаэе позицию, нужную для фосформлираванмя соседних остатков Бег (наверху). Фосформлированме внутреннего остатка серина позволяет этому внутреннему сегменту хмнаэы занять (Р~-Бег-связывающий участок, блокируя связывание субстрата (внизу). 12.5 Иультивалентные адаптерные белян н мембранные рафты [631] Связывающие домены Адагпор Адаптор ЯНЗ ' "г'зз].:"е,';!: .
Бг-зппп ж'- Бге Кппаза ".'!ВМЗ"-,'".;.'," «"'„:-'ФФ'Ъ, Тггч1 ~з фа~же~ Бьрв Фасфатаза Каз-сигнализация *."";„БУУй"'~.'„: ч ' БНЗ ',.'-:,Б[зй;,'-"-'.: РН ~ ..: СВ;: -,ГЛ Рзпгзпппмшр- БззСАР ~ РН г-. РПО гРН, г::Б3йр;;...-,;;;БНЗ.',:, - БНЗ . "УЦ- Р1А . Ср - Р1Ст вторичного месеенджера Рис. з2-23. Некоторые связывающие модули сигнальных белков.
Каждый белок изображен линией (М-конец слева); символы указывают похалнзацню консервативных связывающих доменов; об нх специфичности см. текст; РН обозначает ппехстриновую гомологню; другие сокращения см. в тексте); зелеными прямоугольниками показана хатзлнтпчесхая активность. Название каждого белка дается по С-хонцу. Этн сигнальные белки взаимодействуют с фосфорнлированнымн белхамн илн фосфолнпидами в многих комбинациях, образуя интегральные сигнальные комплексы. Большинство белков в плазматической мембране, участвующих в передаче сигналов, содержат один или несколько белок- или фосфолипидсвязываюших доменов; многие имеют три или более таких домена и, таким образом, могут олновремеино взаимодействовать с несколькими сигнальными белками. Па рис.
$2-23 представлены лишь несколько из большого числа известных мультивалентпых белков — участников процесса сигнализации. В состав многих комплексов входят компоненты, специальные домены которых отвечают за связыванис с мембраной. Значительная часть пропессов передачи сигнала происхо- Транскрипция г НМА ' '",;:„"',Юй:;;:;;ТА" БТАТ Регуляцпя сигнала ..;;:;.:БНК) ':".; — ЯОСБ " БОСБ дит па внутренней поверхности плазматичсской мембраны, поэтому естественно, что локализация молекул, которые должны столкнуться друг с другом для дальнейшей передачи сигнала, ограничена двумерным пространством — поверхностью мембраны. Вероятность столкновения в лвумерном пространстве намного превосходит вероятность столкновения в трехмерном пространстве цитозоля.
Подводя итоги, можно сказать, что изучение многих сигнальных белков и их многочисленных доменов, ответственных за связывание с другими компонентами, привело к воссозданию удивитель- [6321 Часть 1. 12. Биосигнализация ной картины путей проведения сигналов в клетке. Первоначальный сигнал вызывает фосфорилированис рецептора или белка-мишени, приводя в действие совокупность больших мультибелковых комплексов, удерживаемых вгиесте на каркасах, которые формируются из адаптерных белков, имеющих мультивалентную связывакицую способность. Некоторые из этих комплексов содержат несколько протеинкиназ, которые последовательно активируют друг друга, образуя каскад фосфорилирования и обеспечивая многократное усиление первоначального сигнала.
Взаимодействие между протеинкиназами в каскаде происходит не в результате случайных столкновений в трехмерном пространстве. Например, в случае МАРК-каскада для связывания всех трех протеинкиназ (МАРК, МАРКК и МАРККК) служит целое семейство адаптерных белков, которые обеспечивают их близкое расположение, правильную ориентацию и, кроме того, придают взаимодействию протеинкиназ ачлостерический характер, в результате чего их последовательное фосфорилированис происходит даже при очень слабых стимулах. Фосфотирозицфосфатазы (РТРазы) удаляют фосфат нз остатков ОР-Туг, снимая аффект фосфорилирования. Некоторые из этих фосфатаз являются рсцепторонодобными мембранными белками, которые, по всей вероятности, регулируются пока еще не идентифицированными внеклсточными факторами; другие РТРачы растворимы и содержат ЯН2-ломсны.
Кроме того, клетки животных содержат нротеинфосфосерин- и протсинфосфотрсонинфосфатазы, которые снимают эффекты Бег- и Тггг-специфичных протеипкиназ. Передача сигналов происходит в белковых цепях», эффективно создаюгцихся сипшльным рецептором в ответ на действие зффектора и способных моментально выключаться посредством гидролиза одной фосфоэфирной связи. Мультивалентность сигнальных белков лелает возможным образование ансамблей нз болыпого числа разнообразных комбинаций сипгачьных модулей, каждая комбинация, по-видимому, соответствует определенным сигналам, типам клеток и метаболическим состояниям.
Множество протеинкиназ и фосфопротеинсвязывающих доменов, каждый с собственной специфичностью (необходимая консенсусная последовательность в субстрате), образуют много комбинаций и множество сипгальных контуров исключительной сложности. Мембранные рафты и кааеолы могут обособлять сигнальные белки Мембранные рафты (с. 543) — это области мембранного бислоя, обогащенные сфинголипидами, стеринами и некоторыми белками; многие связаны с бислоем посредством СР1-якорей. р-Адренсргическнй рецептор перемещается в рафты, содержащие С-белки, аленилатциклазу, РКА и специфическую протеинфосфатазу, РР2, которые вместе образуют высокоинтегрированнуюю сигнальную единицу. Изоляция всех элементов, необходимых для начала и завершения ответа на сигнал, в пебольшоги участке плазматической мембраны позволяет клетке быстро увеличивать концентрацию вторичного мессснджера в строго ограниченном пространстве. По-видимому, некоторые рецепторные тирозинкиназы (ЕСГ-К и РПСГ-К) локализуются в рафтах, и подобная изоляция, скорее всего, имеет функциональное значение.
Когда холестерин удаляется из рафтов путем обработки пиклодекстрином (связывает холестерин и удаляет его из мембран), рафты разрушаются, а некоторые сигнальные пути оказываются поврежденными. Если рсцепторная тирозинкипаза в рафтс фосфорилируется. а фосфотирозинфосфатаза, которая спиьчает это фосфорилнрованис, находится в другом рафте, то дефосфорилированис Туг-киназы будет заторможено или полностью предотвращено. Возможно, взаимодействия между адаптерными белками достаточно сильны лля того, чтобы втянуть в рафт сигнатьный белок или чтобы вытолкнуть рецепторы нз рафта. Например, рецепторы ЕСГ в изолированных фибробластах обычно концентрируются в особых рафтах, называемых кавеолами (рис. 11-21), но если их обработать ЕСГ то рецепторы покидают рафт.
Эта миграция зависит от активности рецепторной протеинкиназы; мутантные рецепторы, лишенные этой активности, остаются в рафте при обработке ЕСЕ Кавеолин — интегральный мембранный белок, локатизоваггный в кавеоле, — фосфорилируется по остатку Туг в ответ на действие инсулина и после фосфорилирования может позволить активированному теперь рецептору ЕСГ втянуть своих партнеров по связыванию в рафт.
Обособление сигнальных белков в рафтах добавляет еще одно «измерение» к уже достаточно сложным процессам, инициируемым внеклеточными сигналами. Краткое содержание раздела 12.Б ИУЛЬТИВАЛЕНТНЫЕ АДАПТЕРНЫЕ БЕЛКИ И МЕМБРАННЫЕ РАФТЫ ° Многие сигнальные белки содержат домены, связывающие фосфорили рован иые остатки Туг, Бег или ТЬг в других белках; специфичность связывания для каждого домена определяется последовательностями аминокислот, которые примыкают к фосфорилированному остатку в субстрате.
° ЯН2- и РТВ-домеиы связываются с белками, содержащими остатки ОР-Туг„другие домены связывают в разных ситуациях остатки ®-Бег и ®-ТЬг. ° эНЗ- и РН-домеиы связывают мембранный фосфолипид Р1рз. ° Многие сигнальные белки являются мультивалеитиыми, содержащими несколько различных связывающих модулей. Комбинируя субстратцую специфичность разных протеиикииаз со спсцифичиостыо доменов, которые связывают фосфорилироваииые остатки Туг, Бег или ТЬг, и с фосфатазами, которые могут быстро ииактивировать сиптальиый путь, клетки создают большое количество мультибелковых сиптальиых комплексов. ° Мембранные рафты и кавеолы замыкают группы сигнальных белков в небольших областях плазматической мсмбраиы, способствуя их взаимодействиям и делая сигнализацию более эффективной. 12.6.
Регулируемые ионные каналы Ионные каналы играют основную роль в передаче злектрическихсигналов в возбудимых клетках Некоторые клетки миогоклеточиых организмов являются евозбудимымитс оии умеют детектировать внешний сигнал, превращать его в электрический сигнал (в частности, изменять мембранный потенциал) и проводить далее. Возбудимые 12.6 Ретулнруемые ионные каналы 1663! клетки играют ключевую роль в иервиой проводимости, сокращении мышц, секреции гормонов, процессах чувственного восприятия, обучения и запоминания. Возбудимость сенсорных клеток, нейронов и миоцитов зависит от передатчиков сигнала — ионных каналов, которые в ответ на разнообразные стимулы предоставляют регулируемый путь через плаэматичсскую мембрану для движения неорганических ионов, таких как )ча', К', Сат' и С1 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
